CN105414745B - 一种防止光纤缠绕的多轴数控加工系统可更换两坐标激光加工头 - Google Patents

一种防止光纤缠绕的多轴数控加工系统可更换两坐标激光加工头 Download PDF

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Abstract

本专利公布了一种防止光纤缠绕的多轴数控加工系统可更换两坐标激光加工头，包括旋转轴C轴、摆动轴A轴和激光加工光学组件，其中：C轴可以带动A轴进行转动；A轴可以带动激光加工光学组件进行摆动；激光加工光学组件主要用来引导激光对工件进行加工。将本专利公布的两坐标激光加工头与机床相结合，可以实现大幅面、高速度的激光加工。当工件需要进行铣削加工时，只需将A轴拆下，然后将铣头通过快速连接端面与C轴进行连接，此时该机床就会成为多轴联动铣削加工系统。同时本发明优化了水电气线路的布局、加强了对激光传输光纤的保护，可以保证高速加工中设备的稳定性。

Description

一种防止光纤缠绕的多轴数控加工系统可更换两坐标激光加 工头
技术领域
本发明涉及激光加工和多轴数控加工领域，具体地讲，是指一种防止光纤缠绕的多轴数控加工系统可更换两坐标激光加工头(后文简称两坐标激光加工头)。该两坐标激光加工头与数控机床相结合，不仅可以实现大幅面、高速度的激光加工，如激光切割、激光焊接和激光淬火、激光熔覆等激光加工方式。还可以快速将激光加工头更换为铣头，进行铣削加工，因此可以使一台机床同时具有进行激光加工和铣削加工的功能。该加工系统优化了光纤传输线路，保证了光纤在两坐标激光加工头在三维加工过程中不会发生缠绕。
背景技术
近几十年，随着激光器制造工艺的不断进步，激光加工技术在工业生产中得到越来越广泛的应用，其中激光切割、激光焊接、激光淬火和激光熔覆是激光加工行业中最有应用前景的技术。
激光切割技术通过激光所产生的巨大能量直接使材料熔化甚至汽化，并通过辅助气体将被熔化或汽化的材料吹除，从而达到切割的目的。与传统的切割方式相比，激光切割具有高柔性、非接触式和切割质量好等优点，被广泛应用于汽车制造、航空航天等领域。
激光焊接技术是利用高能量密度的激光束作为热源的的一种高效的焊接方法，与目前广泛应用电弧焊、气焊和电阻焊等传统的焊接方法相比，激光焊接具有焊接速度快、变形小和焊接质量高等优点。
激光淬火技术是利用激光将材料表面加热到相变点以上，使奥氏体转变为马氏体，从而提高材料表面的强度的淬火技术。与传统的淬火技术相比，激光淬火具有冷却速度快、工艺周期短、不需要外部淬火介质、工作环境清洁等优点，已经成功应用到冶金、机械、石油化工等行业，取得了很大的经济效益和社会效益。
激光熔覆技术是通过在基体表面添加熔覆材料，并利用高能量密度的激光束使之与基体表面薄层一起熔凝从而实现表面改性或表面修复的技术。与传统的堆焊、喷涂、电镀和气相沉积相比，激光熔覆具有稀释度小、组织致密、涂层与基体结合好、适合熔覆材料多、粒度及含量变化大等特点，因此激光熔覆技术应用前景十分广阔。
在加工过程中，将激光焊接技术、激光切割技术、激光淬火技术、激光熔覆技术与高速铣削相结合，可以大大提高加工效率和加工质量。然而在不同机床设备上分别完成这几个加工过程需要反复拆装、定位，不仅耗时耗力而且会造成加工精度偏低。
发明内容
本发明提供了一种两坐标激光加工头，目的在于优化两坐标激光加工头结构，使两坐标激光加工头在带动激光加工光学组件运动的同时防止光纤发生缠绕，而且又能够和铣头实现快速切换。
本发明提供的一种可更换两坐标激光加工头，其特征在于，它包括C轴、A轴和激光加工光学组件；
C轴为旋转机构，用于带动与其相连接的A轴完成±360°的旋转，从而实现大幅面激光加工；
A轴是摆动机构，用于带动激光加工光学组件实现摆动；A轴为两边开放性设计，为激光加工光学组件的安装、光纤的更换提供更大的操作空间，以防止光纤发生缠绕；
激光加工光学组件工作时通过光纤与激光器相连，对激光器发出的激光进行准直和聚焦，并将激光投射到工件上来实现激光加工。
作为上述技术方案的一个优选，所述C轴包括拉钩、C轴轴体、方形法兰、旋转轴、光纤通道和光纤出口；C轴轴体的底部安装在方形法兰上，方形法兰的底部安装有旋转轴，旋转轴上开有光纤出口，并位于C轴正面，该光纤出口为椭圆孔，当激光加工光学组件摆动时，能够使光纤有最大的活动空间，椭圆孔两边圆弧的设计，能够避免光纤与夹角长期摩擦而损坏光纤，该椭圆孔在旋转轴内部有倾斜角，防止穿出的光纤因为弯曲半径太小而损坏；光纤通道为C轴轴体上的通孔，该通孔的底部与光纤出口连通，使光纤从C轴光纤通道进入然后从C轴侧面光纤出口穿出，与激光加工光学部件连接，在光纤出口和激光加工光学部件之间预留一段长度的光纤，保证C轴旋转和A轴摆动任意角度下都不会发生缠绕；旋转轴的底部带有端齿盘，作为C轴连接端面；C轴轴体中间还开有水电气通道，以使水电气线路从其中穿过；拉钩位于C轴轴体的顶部，用于将C轴连接到机床上，以带动两坐标激光加工头在X、Y、Z方向上进行运动。
作为上述技术方案的另一个优选，A轴包括A轴轴体、A轴电机、法兰盘、连接滑块水电气接口和连接端面；A轴轴体包括水平面和垂直面，连接端面安装在水平面上，用于实现A轴与C轴的快速连接；法兰盘安装在垂直面的正面，由A轴电机带动法兰盘摆动，从而带动激光加工光学组件进行摆动，摆动范围为±110°；法兰盘上设置有用于安装和拆除激光加工光学组件的连接滑块；在A轴轴体的水平面左右两侧包含有水电气接头，在水电气路布局上，将电路接口布置于A轴的一侧，水路接口和气路接口布置于A轴的另一侧，从而防止各线路之间的干扰，C轴和A轴连接后即能够自动接通所需要的水电气路。
实施本发明的技术方案，既有以下有益效益：
(1)本发明为激光加工光学组件增加了一个旋转轴和一个摆动轴，极大地增加了激光加工的可作业范围，将本发明所提出的两坐标激光加工头与机床相结合，可以组成多轴联动激光加工系统，可以实现大幅面、高速度的激光加工。当工件需要进行铣削加工时，只需将A轴拆下，然后将铣头通过快速连接端面与C轴进行连接，此时该机床就会成为多轴联动铣削加工系统。因此本发明在同一台机床上可以完成铣削、激光切割、激光焊接、激光淬火、激光熔覆等多种加工方式，不仅大大减少了多台单一功能机床组合加工时必须反复拆卸、定位工装所造成的加工精度偏低、耗时耗力的技术难题，而且简化了工艺流程、大幅度提高了生产效率。
(2)本发明优化了光纤传输线路，保证了光纤在两坐标激光加工头高速运动过程中不会发生缠绕，提高了加工过程中的安全性。
(3)本发明为C轴和A轴、C轴和铣头的连接设计了专用的快速连接端面，这样可以大大提高安装A轴进行激光加工或者拆下A轴来安装铣头的速度。
(4)本发明中的A轴电机在选型上和铣头电机保持一致，可以保证在不同的加工头切换时主机控制的协调性。
(5)本发明中的A轴头体通过标准化、模块化的滑块结构与激光加工光学组件进行连接。采用这一结构设计可以方便拆卸激光加工光学组件进行更换、维护，处理诸如安装、更换光学镜片等日常工作。
附图说明
图1是两坐标激光加工头与机床结合的结构图。
图2是两坐标激光加工头整体结构图。
图3是两坐标激光加工头C轴结构图。
图4是两坐标激光加工头A轴结构图。
图5是两坐标激光加工头连接端面的结构图。
图6是激光切割光学组件更换为激光焊接光学部件结构图。
图7是两坐标激光加工头快速更换为铣头的结构图。
图中1.拉钩，2.光纤通道，3.水电气通道，4.C轴轴体，5.方形法兰，6.光纤出口，7.光纤，8.旋转轴，9.连接端面，10.水电气接口，11.悬挂机构，12.A轴电机，13.法兰盘，14.连接滑块，15.定位销，16.水气接口，17.拉紧油缸，18.电线接口，19.端齿盘，20.激光切割光学组件，21.激光焊接光学组件，22.A轴，23.C轴，24.铣头，25.滑枕，26.横梁，27.两坐标激光加工头，28.立柱，29.工作台，30.底座，31.A轴轴体，32.连接圆盘。
具体实施方式
本发明使一台机床能够实现高速铣削和激光切割、激光焊接、激光淬火和激光熔覆多种工艺的组合加工，能够在不更换工装的情况下实现功能的切换，完成工件的全部铣削、激光切割、激光焊接、激光淬火或/和激光熔覆工艺，有效解决以往多台单一功能机床组合加工时必须反复拆卸、定位工装所造成的加工精度偏低、耗时耗力的技术难题，从而简化工艺流程、大幅度提高工件的加工精度和生产效率、显著降低设备投入及制造成本。
应用于多轴数控加工系统的两坐标激光加工头需要能够最大程度上简化在机械设计上的复杂程度，提高激光切割工艺、激光焊接工艺、激光淬火工艺、激光熔覆工艺和铣削加工在快速切换时的可靠性，更好的保证光纤在旋转过程中不缠绕，提高激光加工过程的稳定性。
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
图1为多轴联动数控加工系统的示意图，系统包括底座30、立柱28、横梁26、滑枕25、两坐标激光加工头27和工作台29。底座30、工作台29和立柱28固定不动，位于底座30上方的横梁26可以沿X轴方向移动，安装在横梁26上的滑枕25可以沿Y轴运动，安装在滑枕25上的两坐标激光加工头27可以实现回转和摆动功能。
如图2所示，本发明提供一种两坐标激光加工头27，包括C轴23、A轴22和激光加工光学组件20。C轴23是两坐标激光加工头的旋转机构，它带动与其相连接的A轴22完成±360°的旋转，从而实现大幅面激光加工；A轴22是两坐标激光加工头的摆动机构，可以带动激光加工光学组件20实现高精度摆动；A轴不采用常用的马鞍形设计，而是在两边采用了开放性设计，为激光加工光学组件的安装、光纤的更换提供更大的操作空间。
激光加工光学组件20通过光纤7与激光器(图中未画出)相连，激光加工光学组件20主要用来对激光器发出的激光进行准直和聚焦，并将激光投射到工件上来实现激光加工。激光加工光学组件根据聚焦方式可分为透射式聚焦激光加工光学组件和激光振镜扫描聚焦激光加工光学组件。所述的激光加工光学组件根据功能可分为激光焊接光学组件、激光切割光学组件、激光淬火光学组件、激光熔覆光学组件。所述激光振镜扫描聚焦方式能够通过振镜扫描镜组中光学镜片的偏转来实现激光束在工件表面的快速扫描。
当进行激光焊接加工时，可以在所述激光加工光学组件20旁加装电弧热源作为次级光源，组成焊接效率更高、缺陷更少的激光-电弧复合焊接方法来提高焊缝质量，所采用的电弧热源形式包括惰性气体钨极氩弧焊(TIG)、熔化极惰性/活性气体保护焊(MIG/MAG)、埋弧焊等。
如图3所示，C轴23包括拉钩1、C轴轴体4、方形法兰5、旋转轴8、光纤通道2和光纤出口6；C轴轴体4的底部安装在方形法兰5上，方形法兰5的底部安装有旋转轴8，旋转轴8上开有光纤出口6，并位于C轴正面，该光纤出口为椭圆孔，当激光加工光学组件20摆动时，能够使光纤有最大的活动空间，同时椭圆孔两边圆弧的设计，能够避免光纤与夹角长期摩擦而损坏光纤，该孔在旋转轴8内部有一定角度的倾斜角，防止穿出的光纤因为弯曲半径太小而损坏，该倾斜角的优选值为30-60°。圆弧半径的优选值为25-50mm。光纤通道2为C轴轴体4上的通孔，该通孔的底部与光纤出口6连通，使光纤7从C轴光纤通道2进入然后从C轴侧面光纤出口6穿出，与激光加工光学部件20连接，在光纤出口6和激光加工光学部件20之间预留一段长度的光纤，保证C轴旋转和A轴摆动任意角度下都不会发生缠绕。
旋转轴8的底部带有端齿盘，作为C轴连接端面。
拉钩1位于C轴轴体4的顶部，用于将C轴连接到机床上，从而带动两坐标激光加工头在X、Y、Z方向上进行运动。C轴轴体4中间还开有水电气通道3，可以使水电气线路从其中穿过。
如图4所示，A轴22包括A轴轴体31、A轴电机12、法兰盘13、连接滑块14水电气接口10和连接端面9。
A轴轴体31包括水平面和垂直面，连接端面9安装在水平面上，用于实现A轴与C轴的快速连接。垂直面两侧设有侧面定位销11，在A轴放置在头库中(图中未画出)时起到定位和支撑作用。法兰盘13安装在垂直面的正面，由A轴电机12带动法兰盘13摆动，从而带动激光加工光学组件20进行摆动，摆动范围为±110°。法兰盘13上安装有连接滑块14，使激光加工光学组件的安装和拆除更快捷。A轴轴体通过标准化、模块化的连接滑块与激光加工光学组件进行连接，通过更换不同的激光加工光学组件就可以实现激光切割、激光焊接、激光淬火、激光熔覆等不同的加工方式。在A轴轴体的水平面左右两侧包含有数个水电气接头10，在水电气路布局上，将电路接口布置于A轴的一侧，水路接口和气路接口布置于A轴的另一侧，从而防止各线路之间的干扰，C轴和A轴连接后即可自动接通所需要的水电气路。
如图5所示，连接端面9包括安装在连接圆盘32上的定位销15、水气接口16、拉紧油缸17和电线接口18，以及套在连接圆盘32外的端齿盘19。其中，通过定位销15实现A、C轴连接端面的对准，拉紧油缸17将A、C轴拉紧，并实现A轴端齿盘19与C轴连接端面上端齿盘的啮合，水气接口16、电线接口18的一端与水电气接头10连接，另一端与水电气通道3通讯，此时水气接口16和电线接口18自动导通。
图6为更换激光加工光学部件的示意图，通过连接滑块14可以直接将激光切割光学部件20更换为激光焊接光学部件21，实现多功能激光加工的目的。
图7为将两坐标激光加工头更换为铣头的示意图，先将拉紧油缸17松开，A轴和C轴的连接端面断开，水气接口16和电线接口18自动断开，A轴和C轴的连接端面上的定位销15和端齿盘19分离。再将C轴23与铣头24连接，即可以进行铣削加工。
实施例1
本实例工件为两块板厚4mm的6061铝合金平板结构件，加工要求是将两块结构件通过焊接的方法连接到一起，然后通过切割将结构件加工成特定性状。选用焦距为300mm的透镜聚焦式焊接光学组件和焦距为150mm的透镜聚焦式切割光学组件。
本实例采用的焊接工艺参数为：激光功率3500W，最小光斑直径0.48mm，焊接速度2m/min，离焦量-2mm，激光束与工件表面夹角5°。本实例采用的切割工艺参数为：激光功率4500W，最小光斑直径0.24mm，切割速度3m/min，离焦量-2mm，喷嘴与工件距离1mm，辅助气压15bar。
将两块铝合金平板结构件通过专门的夹具装夹到一起，首先将激光焊接光学组件通过滑块结构安装到法兰盘上，然后进行激光焊接加工。焊接完成后，将激光焊接光学组件从法兰盘拆下，然后将激光切割光学组件安装到法兰盘上，进而对结构件进行激光切割加工。两次加工期间只需要更换一次激光加工光学组件(如图6)，不需要移动铝合金结构件或更换工装。
焊接完成后，接头成型美观，无咬边、气孔、裂纹等缺陷。激光焊接与传统的惰性气体钨极氩弧焊(TIG)、熔化极惰性气体保护焊(MIG)等相比，焊接速度提升30％以上，接头抗拉强度提升20％以上。切割完成后，切缝表面光滑，无挂渣等缺陷。激光切割与传统的机械切割、水切割、火焰切割等相比，切割速度提高60％，切割质量亦有提升。
与传统的电弧焊+水切割、电弧焊+机械切割或埋弧焊+火焰切割等加工方式相比，本发明所提供的激光焊接+激光切割具有以下优点：(1)加工质量高(2)加工速度快，(3)两次加工期间不需要移动结构件，也不需要更换工装，可以大大提高生产效率。
实施例2
本实例工件为板厚为3mm的GCr15钢平板结构件，加工要求是将结构件切割成特定形状，并对结构件表面进行淬火。选用焦距为125mm的透镜聚焦式激光切割光学组件和振镜扫描式激光淬火光学组件。
本实例的切割工艺参数为：激光功率4500W，最小光斑直径0.2mm，切割速度5m/min，离焦量-2mm，喷嘴与工件距离1mm，辅助气压13bar。本实例的淬火工艺参数为：激光功率1500W，光斑直径4mm，淬火速度5m/min。
将平板结构件装夹到机床的工作台上，首先将激光切割光学组件通过滑块结构安装到法兰盘上，然后沿着指定路径进行激光切割作业。切割完成后，将激光切割光学组件从法兰盘上拆下，然后将激光淬火光学组件安装到法兰盘上，对整个结构件表面进行激光淬火。两次加工期间只需要更换一次激光加工光学组件(如图6)，不需要移动钢结构件或更换工装。
切割完成后，切缝表面光滑，无挂渣等缺陷。激光切割与传统的机械切割、水切割、火焰切割等相比，切割速度提高一倍以上，切割质量亦有提升。激光淬火完成后，钢结构件表面会形成激光淬火硬化层，硬化层的显微硬度比基体提高了2-3倍，耐磨性比基体提高3倍以上。
与传统的切割+淬火工艺相比较，本发明所以提供的激光切割+激光淬火工艺具有以下特点：(1)与传统的淬火工艺相比较，激光淬火具有冷却速度快、工艺周期短、不需要外部淬火介质、工作环境清洁等优点。(2)与传统的切割工艺相比，激光切割具有高柔性、非接触式、切割质量好等优点。(3)两次加工期间不需要移动结构件，也不需要更换工装，可以大大提高生产效率。
实施例3
本实例工件为4块板厚为2mm的ZL104铝合金曲面结构件，加工要求是将4块铝合金结构件焊接成一个整体，然后对工件表面进行熔覆使生成铜基合金层。选用振镜扫描式激光加工光学组件同时完成激光焊接与激光熔覆。
本实例的焊接工艺参数为：激光功率3000W，最小光斑直径0.2mm，焊接速度3m/min，离焦量-2mm。本实例激光熔覆的工艺参数为：激光功率1500W，最小光斑直径2mm，熔覆速度1m/min，熔覆所用粉末选用含有一定量的Ni、Mo、Co、Fe、和Si等多种元素的Cu基混合粉末。
将曲面结构件通过夹具安装到机床工作台上，将振镜扫描式激光加工光学组件安装到法兰盘上，然后沿着指定路径完成激光焊接作业。焊接结束后通过有机粘结剂将混合粉末均匀的预涂到ZL104铝合金工件表面，预涂厚度为1mm，然后对工件表面进行激光扫描，最终在工件表面形成熔覆层。
焊接完成后，接头成型美观，无咬边、气孔、裂纹等缺陷。激光熔覆完成后，获得了表面光洁、均匀连续的熔覆层，并且熔覆层与基材呈良好的冶金结合，熔覆层的显微硬度和耐磨性大大优于ZL104铝合金基体。
与传统的电弧焊+等离子熔的加工方式相比，本发明所提供的激光焊接+激光熔覆加工工艺具有以下特点：(1)激光焊接具有焊接速度快、变形小、焊接质量高等优点(2)激光熔覆具有稀释度小、组织致密、涂层与基体结合好、适合熔覆材料多、粒度及含量变化大等优点(3)两次加工中间不需要更换加工头，不需要更换机床，也不需要变更工装，可以大大提高生产效率。
实施例4
本实例工件为板厚为4mm的AZ31镁合金曲面结构件，加工要求是将镁合金结构件切割成指定形状，然后在镁合金表面特定位置加工出深度1mm、直径20mm的的圆形沟槽。选用焦距为150mm的透射聚焦式激光加工光学组件完成激光切割作业，使用铣头完成圆形沟槽的加工。
本实例的切割工艺参数为：激光功率4000W，最小光斑直径0.2mm，切割速度4m/min，离焦量-1mm，喷嘴与工件距离1mm，辅助气压15bar。
将镁合金曲面结构件通过夹具固定在机床上，将透射聚焦式激光加工光学组件安装到法兰盘上，然后沿指定路径完成激光切割作业。切割加工完成后，将A轴与C轴分离，然后将铣头安装到C轴上，对指定区域进行铣削作业，完成圆形沟槽的加工。
与使用两台单一功能的机床完成加工作业的方式相比，本发明所提供的加工方式可以实现在同一台机床上完成激光切割和铣削作业，不仅大大减少了多台单一功能机床组合加工时必须反复拆卸、定位工装所造成的加工精度偏低、耗时耗力的技术难题，而且简化了工艺流程、大幅度提高了生产效率。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所做的各种修改、改进等，均应包含在本发明的要求范围内。

Claims (8)

1.一种可更换两坐标激光加工头，其特征在于，它包括C轴(23)、A轴(22)和激光加工光学组件(20)；
C轴(23)为旋转机构，用于带动与其相连的A轴(22)完成±360°的旋转，从而实现大幅面激光加工；
A轴(22)是摆动机构，用于带动激光加工光学组件(20)实现摆动；A轴为两边开放性设计，为激光加工光学组件(20)的安装、光纤的更换提供更大的操作空间，以防止光纤发生缠绕；
激光加工光学组件(20)工作时通过光纤(7)与激光器相连，对激光器发出的激光进行准直和聚焦，并将激光投射到工件上来实现激光加工；所述C轴(23)包括拉钩(1)、C轴轴体(4)、方形法兰(5)、旋转轴(8)、光纤通道(2)和光纤出口(6)；
A轴(22)包括A轴轴体(31)、A轴电机(12)、法兰盘(13)、连接滑块(14)水电气接口(10)和连接端面(9)；
A轴轴体(31)包括水平面和垂直面，连接端面(9)安装在水平面上，用于实现A轴与C轴的快速连接；法兰盘(13)安装在垂直面的正面，由A轴电机(12)带动法兰盘(13)摆动，从而带动激光加工光学组件(20)进行摆动，摆动范围为±110°；法兰盘(13)上设置有用于安装和拆除激光加工光学组件的连接滑块(14)；在A轴轴体的水平面左右两侧包含有水电气接口(10)，在水电气路布局上，将电路接口布置于A轴的一侧，水路接口和气路接口布置于A轴的另一侧，从而防止各线路之间的干扰，C轴和A轴连接后即能够自动接通所需要的水电气路；C轴轴体(4)的底部安装在方形法兰(5)上，方形法兰(5)的底部安装有旋转轴(8)，旋转轴(8)上开有光纤出口(6)，并位于C轴正面，该光纤出口为椭圆孔，当激光加工光学组件(20)摆动时，能够使光纤有最大 的活动空间，椭圆孔两边圆弧的设计，能够避免光纤与夹角长期摩擦而损坏光纤，该椭圆孔在旋转轴(8)内部有倾斜角，防止穿出的光纤因为弯曲半径太小而损坏；光纤通道(2)为C轴轴体(4)上的通孔，该通孔的底部与光纤出口(6)连通，使光纤7从C轴光纤通道(2)进入然后从C轴侧面光纤出口(6)穿出，与激光加工光学组件(20)连接，在光纤出口(6)和激光加工光学组件(20)之间预留一段长度的光纤，保证C轴旋转和A轴摆动任意角度下都不会发生缠绕；
旋转轴(8)的底部带有端齿盘，作为C轴连接端面；C轴轴体(4)中间还开有水电气通道(3)，以使水电气线路从其中穿过；
拉钩(1)位于C轴轴体(4)的顶部，用于将C轴连接到机床上，以带动两坐标激光加工头在X、Y、Z方向上进行运动。
2.根据权利要求1所述的可更换两坐标激光加工头，其特征在于，所述椭圆孔在旋转轴(8)内部的倾斜角度为30-60°；所述椭圆孔边缘的圆弧半径为25-50mm。
3.根据权利要求1所述的可更换两坐标激光加工头，其特征在于，所述A轴轴体(31)的垂直面两侧设置有用于定位和支撑的侧面定位销(11)。
4.根据权利要求1所述的可更换两坐标激光加工头，其特征在于，连接端面(9)包括安装在连接圆盘(32)上的定位销(15)、水气接口(16)、拉紧油缸(17)和电线接口(18)，以及套在连接圆盘(32)外的端齿盘(19)；其中，定位销(15)用于实现A、C轴连接端面的对准，拉紧油缸(17)将A轴、C轴拉紧，并实现A轴端齿盘(19)与C轴连接端面上端齿盘的啮合，水气接口(16)和电线接口(18)的一端与水电气接口(10)连接，另一端与水电气通道(3)通讯，以使水气接口(16)和电线接口(18)能够自动导通。
5.根据权利要求1所述的可更换两坐标激光加工头，其特征在于，所述连接滑块(14)用于将激光切割光学组件(20)更换为激光焊接光学部件(21)，以实现多功能激光加工的目的。
6.根据权利要求1至5中任一所述的可更换两坐标激光加工头，其特征在于，所述两坐标激光加工头更换为铣头时，先将拉紧油缸(17)松开，A轴和C轴的连接端面断开，水气接口(16)和电线接口(18)自动断开，A轴和C轴的连接端面上的定位销(15)和端齿盘(19)分离，再将C轴(23)与铣头(24)连接，即能够进行铣削加工。
7.根据权利要求1至5中任一所述的可更换两坐标激光加工头，其特征在于，所述激光加工光学组件(20)旁加装电弧热源作为次级光源。
8.根据权利要求1至5中任一所述的可更换两坐标激光加工头，其特征在于，所述连接滑块(14)为标准化模块，用于更换不同的激光加工光学组件，以实现包括激光切割、激光焊接、激光淬火和激光熔覆在内的各种不同的加工方式。
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